C++强制转换与智能指针示例详解

lpf_wei 2022-11-23 我要评论

1.C++强制转换之const_cast(cosnt常量相关的)

#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
    string name = "小舞";
};
int main() {
    const Person * p1 = new Person();
    // p1->name = "Derry"; // 报错：常量指针，不写修改值
    Person * p2 = const_cast<Person *>(p1); // 转成 非常量指针
    p2->name = "唐三";
    cout << p1->name.c_str() << endl;
    return 0;
}

通过const_cast 将常量对象，强转为非常量对象，一达到修改常量指针的值得目的。

const相关的强转都可以使用这个来强转

2.C++强制转换static_cast(指针相关的)

class FuClass {
public:
    void show() {
        cout << "fu show" << endl;
    }
};
class ZiClass  : public FuClass {
public:
    void show() {
        cout << "zi show" << endl;
    }
};
int main() {
    FuClass * fuClass = new FuClass;
    // fuClass->show();
    ZiClass * ziClass = static_cast<ZiClass *>(fuClass);
    ziClass->show();
    delete fuClass; 
    return 0;
}

static_cast(编译期) 看左边 ZiClass * 左边是什么类型就调用什么类型的方法
回收规则：一定是谁new了，我就delete谁

3.C++强制转换dynamic_cast动态转换

#include <iostream>
using namespace std;
class FuClass {
public:
    // 动态转换必须让父类成为虚函数
    virtual void show() {
        cout << "fu show" << endl;
    }
};
class ZiClass  : public FuClass {
public:
    void show() {
        cout << "zi show" << endl;
    }
};
int main() {
    // FuClass * fuClass = new FuClass(); // 失败
    FuClass * fuClass = new ZiClass; //子类 成功
    ZiClass * ziClass = dynamic_cast<ZiClass *>(fuClass);
    if (ziClass) { // ziClass != null
        cout << "转换成功 " ;
        ziClass->show();
    } else {
        cout << "转换失败" << endl ;
    }
    return 0;
}

动态类型转换的时候，在运行期由于fuClass 是new 父类的，就不能转换子类（new 的是谁就能转谁）
动态转换是有返回值， null 转换失败

4.C++强制类型转换reinterpret_cast

#include <iostream>
using namespace std;
class Handler {
public:
    void show() {
        cout << "handler" << endl;
    }
};
int main() {
    Handler * handler = new Handler();
    long handlerValue = reinterpret_cast<long>(handler); // 把对象变成数值
    // 通过数值 变成对象
    Handler * handler2 = reinterpret_cast<Handler *>(handlerValue);
    handler2->show();
    printf("handler:%p\n", handler);
    printf("handler2:%p\n", handler2);
}

reinterpret_cast 用于引用句柄，在NDK以及Android底层广泛应用
主要是可以将对象转换long，然后保存long类型，等到使用的时候将long类型再转回对象

5.C++智能指针之shared_ptr

智能指针作用是为了自动释放堆对象内存，真实项目中由于代码量很大，可能会忘记对堆内存的释放，为了解决这个问题，引入的智能指针。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class Person2; // 先声明 Person2 让我们的Person1 直接找到
class Person1 {
public:
    shared_ptr<Person2> person2; // Person2智能指针  shared_ptr 引用计数+1
    ~Person1() {
        cout << "Person1 析构函数" << endl;
    }
};
class Person2 {
public:
    shared_ptr<Person1> person1;  // Person1智能指针  shared_ptr 引用计数+1
    ~Person2() {
        cout << "Person2 析构函数" << endl;
    }
};
int main(){
    Person1 * person1 = new Person1(); // 堆区开辟
    Person2 * person2 = new Person2(); // 堆区开辟
    shared_ptr<Person1> sharedPtr1(person1); // +1 = 1
    shared_ptr<Person2> sharedPtr2(person2); // +1 = 1
    cout << "前 sharedPtr1的引用计数是:" << sharedPtr1.use_count() << endl;
    cout << "前 sharedPtr2的引用计数是:" << sharedPtr2.use_count() << endl;
//    // 给Person2智能指针赋值   循环依赖 智能指针就失去了自动释放内存的功能了
//    person1->person2 = sharedPtr2;
//    // 给Person1智能指针赋值
//    person2->person1 = sharedPtr1;
//
//
//    cout << "后 sharedPtr1的引用计数是:" << sharedPtr1.use_count() << endl;
//    cout << "后 sharedPtr2的引用计数是:" << sharedPtr2.use_count() << endl;
    return 0;
}

虽然使用shared_ptr能够非常方便的为我们自动释放对象，但是还是会出现一些问题。最典型的就是循环引用问题。

6.C++智能指针之weak_ptr

weak_ptr是为配合shared_ptr而引入的一种智能指针。主要用于观测资源的引用情况。它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。没有重载*和->但可以使用lock获得一个可用的shared_ptr对象。

配合shared_ptr解决循环引用问题

#include <iostream>
#include <memory> // 智能指针的头文件引入
using namespace std;
class Person2; // 先声明 Person2 让我们的Person1 直接找到
class Person1 {
public:
    weak_ptr<Person2> person2; // Person2智能指针  没有引用计数 无法+1
    ~Person1() {
        cout << "Person1 析构函数" << endl;
    }
};
class Person2 {
public:
    weak_ptr<Person1> person1;  // Person1智能指针  没有引用计数 无法+1
    ~Person2() {
        cout << "Person2 析构函数" << endl;
    }
};
int main() {
    Person1 * person1 = new Person1(); // 堆区开辟
    Person2 * person2 = new Person2(); // 堆区开辟
    shared_ptr<Person1> sharedPtr1(person1); // +1 = 1
    shared_ptr<Person2> sharedPtr2(person2); // +1 = 1
    cout << "前 sharedPtr1的引用计数是:" << sharedPtr1.use_count() << endl;
    cout << "前 sharedPtr2的引用计数是:" << sharedPtr2.use_count() << endl;
    // 给Person2智能指针赋值
    person1->person2 = sharedPtr2;
    // 给Person1智能指针赋值
    person2->person1 = sharedPtr1;
    cout << "后 sharedPtr1的引用计数是:" << sharedPtr1.use_count() << endl;
    cout << "后 sharedPtr2的引用计数是:" << sharedPtr2.use_count() << endl;
    return 0;
} // 减1 = 0 释放对象

7.C++智能指针unique_ptr

实现独占式引用，保证同一时间只有一个智能指针指向内部对象。

#include <iostream>
#include <memory> // 智能指针的头文件引入
using namespace std;
class Person {
public:
    ~Person(){
        cout<<"析构函数"<<endl;
    }
};
int main() {
    Person * person1 = new Person();
    Person * person2 = new Person();
    unique_ptr<Person> uniquePtr1(person1);
    // 严格禁止
//     std::unique_ptr<Person> uniquePtr2 = uniquePtr1;  unique不允许，因为是独占的
    // shared_ptr 是可以的，会造成隐患问题
    return 0;
}

8.自定义实现类似shared_ptr智能指针

#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T>
class Ptr{
private:
    T * object;         // 用于智能指针指向管理的对象  Person Student
    int * count;        //引用计数
public:
    Ptr(){
        count=new int(1);  // new 的对象 必须 *指针  
        object=0;  // 因为你没有给他对象 智能赋值为0
    }
    Ptr(T *t):object(t){
//        只有你存入对象，那么引用计数为1，这个是很合理的
        count=new int(1);
    }
    ~Ptr(){
        if (--(*count)==0){
            if (object){
                delete object;
            }
            delete count;
            object=0;
            count=0;
        }
    }
    //拷贝构造函数
    Ptr(const Ptr<T> & p){
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
        ++(*p.count);
        object = p.object;
        count = p.count; // 最终是不是 p.count==2 给 count==2
    }
    // 自定义 =号运算符重载
    Ptr<T> & operator = (const Ptr<T> & p){
        cout << "=号运算符重载" << endl;
        ++(*p.count);

        if (--(*count) == 0) {
            if (object) {
                delete object;
            }
            delete count;
        }
        object = p.object;
        count = p.count;
        return *this; // 运算符重载的返回
    }
    // 返回引用计数的数值
    int use_count() {
        return *this->count;
    }
};
int main(){
    //自定义智能指针的应用
    Student *student1 = new Student();
    Student *student2 = new Student();
    Ptr<Student> sharedPtr1(student1);
    Ptr<Student> sharedPtr2(student2);
    return 0;
}